通信装置的制造方法
【专利摘要】一种通信装置。该通信装置包括：一系统接地面、一信号源、一天线结构、一能量调整面以及一第一调整金属部；该信号源耦接该系统接地面；该天线结构耦接该信号源；该能量调整面用于调整该天线结构的辐射；该第一调整金属部邻近于该天线结构，并用于修正该天线结构的一辐射场型。本实用新型的通信装置在需要能量集中的区域各个方向上可具有相对较均匀的天线增益。
【专利说明】
通信装置
技术领域
[0001]本实用新型涉及一种通信装置，特别涉及一种通信装置及其天线结构。
【背景技术】
[0002]随着移动通信技术的发达，移动装置在近年日益普遍，常见的例如:手提式计算机、移动电话、多媒体播放器以及其他混合功能的携带型电子装置。为了满足人们的需求，移动装置通常具有无线通信的功能。有些涵盖长距离的无线通信范围，例如:移动电话使用2G、3G、LTE(Long Term Evolut1n)系统及其所使用700MHz、850MHz、900MHz、1800MHz、1900MHz、2100MHz、2300MHz以及2500MHz的频带进行通信，而有些则涵盖短距离的无线通信范围，例如:W1-F1、Bluetooth系统使用2.4GHz、5.2GHz和5.8GHz的频带进行通信。
[0003]无线网络基站(Wireless Access Point)是使移动装置在室内能高速上网的必要组件。然而，由于室内环境充满了信号反射和多重路径衰减(Multipath Fading)，无线网络基站必须能同时处理来自各种方向的信号。因此，如何在无线网络基站的有限空间中设计出一种近似全向性(Omnidirect1nal)的天线结构，已成为现今设计者的一大挑战。
[0004]因此，需要提供一种通信装置来解决上述问题。
【实用新型内容】
[0005]在较佳实施例中，本实用新型提供一种通信装置，该通信装置包括:一系统接地面;一信号源，该信号源耦接该系统接地面;一天线结构，该天线结构耦接该信号源;一能量调整面，该能量调整面用于调整该天线结构的辐射；以及一第一调整金属部，该第一调整金属部邻近于该天线结构，并用于修正该天线结构的一辐射场型。
[0006]在一些实施例中，该能量调整面耦接至该系统接地面。
[0007]在一些实施例中，该天线结构的一操作频带介于57GHz至66GHz之间。
[0008]在一些实施例中，该天线结构和该能量调整面的一间距为该操作频带的0.1至0.3倍波长。
[0009]在一些实施例中，该第一调整金属部邻近于该天线结构，并与该天线结构之间产生互相親合效应(Mutual Coupling)，而该第一调整金属部与该天线结构完全分离。
[0010]在一些实施例中，该第一调整金属部大致为一L字形、一四分之一圆弧形，或是一U字形。
[0011 ] 在一些实施例中，该第一调整金属部包括一第一部分和一第二部分，该第二部分垂直于该第一部分，该第一部分与该天线结构发生共振并产生一第一親合电流，而该第一耦合电流用以补偿该天线结构的该辐射场型的零点。
[0012]在一些实施例中，该第一部分的长度较该第二部分的长度更短。
[0013]在一些实施例中，该通信装置还包括:一第二调整金属部，邻近于该天线结构，并用于修正该天线结构的该福射场型。
[0014]在一些实施例中，该第二调整金属部邻近于该天线结构，并与该天线结构之间产生互相耦合效应，而该第二调整金属部与该天线结构完全分离。
[0015]在一些实施例中，该第二调整金属部大致为一 L字形、一四分之一圆弧形，或是一 U字形。
[0016]在一些实施例中，该第二调整金属部包括一第三部分和一第四部分，该第四部分垂直于该第三部分，该第三部分与该天线结构发生共振并产生一第二耦合电流，而该第二耦合电流能补偿该天线结构的该辐射场型的零点。
[0017]在一些实施例中，该第三部分的长度较该第四部分的长度更短。
[0018]在一些实施例中，该第二调整金属部与该第一调整金属部互相镜像对称。
[0019]在一些实施例中，该第一调整金属部和该第二调整金属部对称地分布于该天线结构的左右两侧。
[0020]在一些实施例中，该天线结构为一偶极天线，而该偶极天线包括一馈入辐射部和一接地辐射部。
[0021]在一些实施例中，该馈入辐射部、该接地辐射部、该第一调整金属部，以及该第二调整金属部皆位于同一平面上。
[0022]在一些实施例中，该天线结构还包括一短路金属部，而该短路金属部直接耦接于该馈入辐射部和该接地辐射部之间，以调整该天线结构的一阻抗匹配。
[0023]本实用新型的通信装置在需要能量集中的区域各个方向上可具有相对较均匀的天线增益。
【附图说明】
[0024]图1显示根据本实用新型一实施例所述的通信装置的俯视图；
[0025]图2A显示根据本实用新型一实施例所述的通信装置的俯视图；
[0026]图2B显示根据本实用新型一实施例所述的通信装置的俯视图；
[0027]图2C显示根据本实用新型一实施例所述的通信装置的俯视图；
[0028]图3显示根据本实用新型一实施例所述的通信装置的俯视图；
[0029]图4显示根据本实用新型一实施例所述的通信装置的天线结构的返回损失图；
[0030]图5A显示根据本实用新型一实施例所述的通信装置的天线结构的辐射场型图；以及
[0031]图5B显示根据本实用新型一实施例所述的通信装置的天线结构的辐射场型图。
[0032]主要组件符号说明:
[0033]100、200、200B、200C、300 通信装置
[0034]110、210、310系统接地面
[0035]120、220、320天线结构
[0036]130、230、330能量调整面
[0037]140、240、240B、240C、340 第一调整金属部
[0038]190信号源
[0039]221、321馈入辐射部
[0040]222、322接地辐射部
[0041 ]241第一调整金属部的第一部分
[0042]242第一调整金属部的第二部分
[0043]250、250B、250C、350第二调整金属部
[0044]251第二调整金属部的第三部分
[0045]252第二调整金属部的第四部分
[0046]323短路金属部
[0047]D1、D2、D3、D4、D5间距
[0048]FP馈入点
[0049]GP接地点
[0050]L1、L2、L3、L4、L5长度[0051 ]XX 轴
[0052]YY 轴
[0053]ZZ轴
【具体实施方式】
[0054]为让本实用新型的目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举出本实用新型的具体实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
[0055]在说明书及权利要求书当中使用了某些词汇来指称特定的组件。本领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同的名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求书并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。在通篇说明书及权利要求书当中所提及的“包含”及“包括” 一词为开放式的用语，故应解释成“包含但不仅限定于”。“大致”一词则是指在可接受的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决所述技术问题，达到所述基本的技术效果。此外，“耦接”一词在本说明书中包含任何直接及间接的电性连接手段。因此，若文中描述一第一装置耦接至一第二装置，则代表该第一装置可直接电性连接至该第二装置，或经由其他装置或连接手段而间接地电性连接至该第二装置。
[0056]图1显示根据本实用新型一实施例所述的通信装置100的俯视图。通信装置100可应用于一无线网络基站当中。如图1所示，通信装置100至少包括一系统接地面110、一天线结构120、一能量调整面130，以及一第一调整金属部140。系统接地面110和能量调整面130皆可由金属材质所制成，例如:铜、银、铝、铁，或是其合金。能量调整面130可以直接或间接地耦接至系统接地面110，且此二者可分别位于不同的二平行面上。天线结构120的形状和种类在本实用新型中并不特别作限制。举例而言，天线结构I 20可以是一单极天线(Monopole Antenna)、一偶极天线(Dipole Antenna)、一循环天线(Loop Antenna)、一贴片天线(Patch Antenna)、一螺旋天线(Helical Antenna)，或是一芯片天线(Chip Antenna)。能量调整面130位于天线结构120的下方，并用于反射天线结构120的辐射，从而可提升天线结构120的天线增益(Antenna Gain)。第一调整金属部140邻近于天线结构120，并用于修正天线结构120的一福射场型(Radiat1n Pattern)。天线结构120可由一信号源190所激发。信号源190可以来自一射频(Rad1 Frequency，RF)模块。必须理解的是，虽然未显示于图1中，实际上通信装置100还可包括其他组件，例如:一介质基板(Dielectric Substrate)、一显不器、一信号处理器、一供电模块，以及一外壳。
[0057]通信装置100的细部结构和组件配置方式将在以下的实施例和附图中作说明。必须理解的是，这些实施例和附图仅为举例，并非用于限制本实用新型的专利范围。
[0058]图2A显示根据本实用新型一实施例所述的通信装置200的俯视图。在图2A的实施例中，通信装置200包括一系统接地面210、一天线结构220、一能量调整面230、一第一调整金属部240，以及一第二调整金属部250。能量调整面230耦接至系统接地面210。能量调整面230位于天线结构220的下方，并用于反射天线结构220的辐射。第二调整金属部250可视为第一调整金属部240的一镜像对称物。第一调整金属部240和第二调整金属部250对称地分布于天线结构220的左右两侧。第一调整金属部240和第二调整金属部250皆邻近于天线结构220，并用于修正天线结构220的一福射场型。
[0059]在图2A的实施例中，天线结构220为一偶极天线，此偶极天线包括一馈入辐射部221和一接地辐射部222，其中馈入辐射部221耦接至一信号源190的一正极，而接地辐射部222耦接至信号源190的一负极。馈入辐射部221和接地辐射部222各自为一直条形。较佳地，馈入辐射部221、接地辐射部222、第一调整金属部240，以及第二调整金属部250可以皆位于同一平面上，其中此平面与能量调整面230的间距可约为天线结构220的一操作频带的0.1至0.3倍波长(0.1?0.3λ)。另外，在其他实施例中，馈入辐射部221、接地辐射部222、第一调整金属部240，以及第二调整金属部250的垂直投影(Vertical Pro ject1n)并不局限于能量调整面230的内部，亦可位于能量调整面230的外部。
[0060]第一调整金属部240为浮接(Float)状态，并邻近于天线结构220，其中第一调整金属部240与天线结构220完全分离，且与天线结构220之间产生互相耦合效应。第一调整金属部240可以大致为一 L字形、一四分之一圆弧形(如图2B所示)，或是一 U字形(如图2C所示)，其具有二开路端(Open End)。详细而言，以图2A的实施例的L字形为例，第一调整金属部240包括一第一部分241和一第二部分242，其中第二部分242垂直于第一部分241，第一部分241的长度LI较第二部分242的长度L2更短，第一部分241与天线结构220的馈入辐射部221发生共振并产生一第一耦合电流，而第一耦合电流能补偿天线结构220的辐射场型的零点(Null)。值得一提的是，第一调整金属部240的第一部分241和第二部分242的结构不限于前述实施例的形式，只要第一部分241和第二部分242为连续结构，且分别位于馈入辐射部221的其中两侧即能够产生前述第一耦合电流以补偿天线结构220的辐射场型的零点。第二调整金属部250亦为浮接且与天线结构220完全分离，其中第二调整金属部250与天线结构220之间亦产生互相耦合效应。第二调整金属部250亦可以大致为一 L字形、一四分之一圆弧形(如图2B所示)，或是一U字形(如图2C所示)，其具有二开路端。详细而言，以图2A的实施例的L字形为例，第二调整金属部250包括一第三部分251和一第四部分252，其中第四部分252垂直于第三部分251，第三部分251的长度L3较第四部分252的长度L4更短，第三部分251与天线结构220的接地辐射部222发生共振并产生一第二耦合电流，而第二耦合电流能补偿天线结构220的辐射场型的零点。值得一提的是，第二调整金属部250的第三部分251和第四部分252的结构不限于前述实施例的形式，只要第三部分251及第四部分252为连续结构，且分别位于接地辐射部222的其中两侧即能够产生前述第二耦合电流以补偿天线结构220的辐射场型的零点。
[0061]在天线原理方面，天线结构220的馈入辐射部221和接地辐射部222皆平行于X轴而配置，其共振电流亦平行于X轴，是以天线结构220的辐射场型在+X轴方向和-X轴方向皆会出现零点。为了使天线结构220能够更有效调整至所需的辐射场型，本实用新型加入了第一调整金属部240和第二调整金属部250的至少一者。在此设计下，第一调整金属部240可与天线结构220的馈入辐射部221之间发生交互耦合作用，并在其第二部分242上流过平行于Y轴的第一耦合电流;相似地，第二调整金属部250亦可与天线结构220的接地辐射部222之间发生交互耦合作用，并在其第四部分252上流过平行于Y轴的第二耦合电流。由于第一调整金属部240的第一耦合电流和第二调整金属部250的第二耦合电流两者皆垂直于天线结构220自身的共振电流的方向，故可补偿天线结构220在+X轴方向和-X轴方向上的场型零点。因此，整体而言通信装置200在需要能量集中的区域各个方向上可具有相对较均匀(Uniform)的天线增益。
[0062]在一些实施例中，天线结构220的一操作频带介于57GHz至66GHz之间，且其组件尺寸可如下列所述。第一调整金属部240的第一部分241的长度LI约介于前述操作频带的1/9倍波长至1/3倍波长之间(λ/9?λ/3)，较佳为1/4倍波长(λ/4)。第一调整金属部240的第二部分242的长度L2约为前述操作频带的1/2倍波长(λ/2)。第二调整金属部250的第三部分251的长度L3约介于前述操作频带的1/9倍波长至1/3倍波长之间(λ/9?λ/3)，较佳为1/4倍波长(λ/4)。第二调整金属部250的第四部分252的长度L4约为前述操作频带的1/2倍波长(λ/2)。详细而言，前述的长度L1、L3用于控制天线结构220和对应的调整金属部之间的耦合量，而前述的长度L2、L4用于控制对应的调整金属部的共振频率。第一调整金属部240的第一部分241与馈入辐射部221的间距Dl约介于前述操作频带的1/20倍波长至1/3倍波长之间(λ/20?λ/3)，较佳为1/5倍波长(λ/5)。第一调整金属部240的第二部分242与馈入辐射部221的间距D2约介于前述操作频带的1/20倍波长至1/2倍波长之间(λ/20?λ/2)，较佳为1/8倍波长(λ/8)。第二调整金属部250的第三部分251与接地辐射部222的间距D3约介于前述操作频带的1/20倍波长至1/3倍波长之间(λ/20?λ/3)，较佳为1/5倍波长(λ/5)。第二调整金属部250的第四部分252与接地辐射部222的间距D4约介于前述操作频带的1/20倍波长至I/2倍波长之间(λ/20?λ/2)，较佳为1/8倍波长(λ/8)。以上组件尺寸经由多次模拟而计算得出，其可优化通信装置200的天线增益和辐射场型。
[0063]图3显示根据本实用新型一实施例所述的通信装置300的俯视图。在图3的实施例中，通信装置300包括一系统接地面310、一天线结构320、一能量调整面330、一第一调整金属部340，以及一第二调整金属部350。前述的系统接地面310、天线结构320、能量调整面330、第一调整金属部340，以及第二调整金属部350的结构和功能大致皆与图1、图2Α-图2C的实施例所述者相近似。
[0064]在图3的实施例中，天线结构320包括一馈入辐射部321、一接地辐射部322，以及一短路金属部323，其中短路金属部323直接耦接于馈入辐射部321和接地辐射部322之间，以调整天线结构320的一阻抗匹配(Impedance Matching)。短路金属部323可以为各种形状，例如:一直线形，或是如本实施例所示的一 U字形，其将馈入辐射部321的一馈入点FP与接地辐射部322的一接地点GP两者互相连接。根据实际量测结果，短路金属部323的电感特性(Inductance)可用于补偿能量调整面330所产生的电容特性(Capacitance )，从而能优化天线结构320的阻抗匹配。
[0065]在组件尺寸方面，能量调整面330的长度L5可以大于或等于天线结构320与系统接地面310的间距D5。能量调整面330的长度L5用于调整天线结构320的辐射场型。举例而言，若能量调整面330的长度L5等于天线结构320与系统接地面310的间距D5，则天线结构320的辐射场型将能涵盖较大的空间角(例如:0度至120度的天顶角)；反之，若能量调整面330的长度L5大于天线结构320与系统接地面310的间距D5，则天线结构320的辐射场型将能涵盖较小的空间角(例如:0度至90度的天顶角)。天线结构320和能量调整面330的间距可约为天线结构320的一操作频带的0.1至0.3倍波长(0.1?0.3λ)，此有助于产生相长干涉(S卩，建设性干涉)(Constructive Interference)。
[0066]图4显示根据本实用新型一实施例所述的通信装置300的天线结构320的返回损失(Return Loss)图。根据图4的量测结果可知，通信装置300的天线结构320可涵盖约介于57GHz至66GHz之间的操作频带。
[0067]图5A显示根据本实用新型一实施例所述的通信装置300的天线结构320在YZ平面上的辐射场型图。图5B显示根据本实用新型一实施例所述的通信装置300的天线结构320在XY平面上的辐射场型图。根据图5A、图5B的量测结果可知，通信装置300的天线结构320能产生符合使用者需求的辐射场型，并同时消除原本在+X轴方向和-X轴方向上的场型零点。因此，通信装置300很适合应用于各种无线通信装置，以接收及传送不同方向的信号。
[0068]值得注意的是，以上所述的组件尺寸、组件参数、组件形状，以及频率范围皆非为本实用新型的限制条件。天线设计者可以根据不同需要调整这些设定值。另外，本实用新型的通信装置和天线结构并不仅限于图1-图5B所图示的状态。本实用新型可以仅包括图1-图5B的任何一个或多个实施例的任何一项或多项特征。换言之，并非所有图示的特征均须同时实施于本实用新型的通信装置和天线结构中。
[0069]在本说明书以及权利要求书中的序数，例如“第一”、“第二”、“第三”等等，彼此之间并没有顺序上的先后关系，其仅用于标示区分两个具有相同名字的不同组件。
[0070]本实用新型虽以较佳实施例公开如上，然而其并非用以限定本实用新型的范围，任何本领域的技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，应当可做些许的更动与润饰，因此本实用新型的保护范围应当视所附的权利要求书所界定者为准。
【主权项】
1.一种通信装置，其特征在于，该通信装置包括: 一系统接地面； 一信号源，该信号源耦接该系统接地面； 一天线结构，该天线结构耦接该信号源； 一能量调整面，该能量调整面用于调整该天线结构的辐射；以及 一第一调整金属部，该第一调整金属部邻近于该天线结构，并用于修正该天线结构的一福射场型。2.如权利要求1所述的通信装置，其特征在于，该能量调整面耦接至该系统接地面。3.如权利要求1所述的通信装置，其特征在于，该天线结构的一操作频带介于57GHz至66GHz之间。4.如权利要求3所述的通信装置，其特征在于，该天线结构和该能量调整面的一间距为该操作频带的0.1至0.3倍波长。5.如权利要求1所述的通信装置，其特征在于，该第一调整金属部邻近于该天线结构，并与该天线结构之间产生互相耦合效应，而该第一调整金属部与该天线结构完全分离。6.如权利要求1所述的通信装置，其特征在于，该第一调整金属部大致为一L字形、一四分之一圆弧形，或是一 U字形。7.如权利要求1所述的通信装置，其特征在于，该第一调整金属部包括一第一部分和一第二部分，该第二部分垂直于该第一部分，该第一部分与该天线结构发生共振并产生一第一耦合电流，而该第一耦合电流用以补偿该天线结构的该辐射场型的零点。8.如权利要求7所述的通信装置，其特征在于，该第一部分的长度较该第二部分的长度更短。9.如权利要求1所述的通信装置，其特征在于，该通信装置还包括: 一第二调整金属部，该第二调整金属部邻近于该天线结构，并用于修正该天线结构的该辐射场型。10.如权利要求9所述的通信装置，其特征在于，该第二调整金属部邻近于该天线结构，并与该天线结构之间产生互相耦合效应，而该第二调整金属部与该天线结构完全分离。11.如权利要求9所述的通信装置，其特征在于，该第二调整金属部大致为一L字形、一四分之一圆弧形，或是一 U字形。12.如权利要求9所述的通信装置，其特征在于，该第二调整金属部包括一第三部分和一第四部分，该第四部分垂直于该第三部分，该第三部分与该天线结构发生共振并产生一第二耦合电流，而该第二耦合电流能补偿该天线结构的该辐射场型的零点。13.如权利要求12所述的通信装置，其特征在于，该第三部分的长度较该第四部分的长度更短。14.如权利要求9所述的通信装置，其特征在于，该第二调整金属部与该第一调整金属部互相镜像对称。15.如权利要求9所述的通信装置，其特征在于，该第一调整金属部和该第二调整金属部对称地分布于该天线结构的左右两侧。16.如权利要求9所述的通信装置，其特征在于，该天线结构为一偶极天线，而该偶极天线包括一馈入辐射部和一接地辐射部。17.如权利要求16所述的通信装置，其特征在于，该馈入辐射部、该接地辐射部、该第一调整金属部，以及该第二调整金属部皆位于同一平面上。18.如权利要求16所述的通信装置，其特征在于，该天线结构还包括一短路金属部，而该短路金属部直接耦接于该馈入辐射部和该接地辐射部之间，以调整该天线结构的一阻抗匹配。
【文档编号】H01Q1/48GK205670575SQ201620557102
【公开日】2016年11月2日
【申请日】2016年6月8日
【发明人】张惟善, 黄俊哲
【申请人】启碁科技股份有限公司